Tarcie aero- hydrodynamiczne

 

Ruch obiektów w płynach (pod tym wspólnym mianem będziemy rozumieli zarówno ciecze, jak i gazy) podlega dość złożonym regułom. W szczególności bardzo skomplikowane jest zjawisko burzliwych (wirowych) przepływów płynu.

Stosunkowo najprostsze dla badań są przepływy laminarne (spokojne, bez wirów).

Przestawię dwa proste przypadki praw związanych z oporem płynów:

dla małych prędkości
dla średnich prędkości

Ruch kulki w płynie z małą prędkością.

Obowiązuje tu tzw. prawo Stokesa:

FT = 6  · π · R · η ·v

Znaczenie symboli:

FT – siła oporu płynu  (najczęściej w niutonach N)
R – promień kulki (najczęściej w metrach m)
η   - lepkość płynu - grecka litera "eta" (wielkość do znalezienia w tablicach - zazwyczaj w kg/ms)
v  - prędkość kulki (najczęściej w m/s)

 

Opór płynu dla średnich prędkości ruchu obiektu

Ten przypadek związany jest z ruchem takich obiektów jak samochody, lecące piłki, gołębie itp.

Teraz wzór na siłę oporu aerodynamicznego (siłę oporu czołowego) przyjmie inną postać (wzór Newtona):

Znaczenie symboli:

v – prędkość poruszającego się obiektu (najczęściej w m/s)
ρ – gęstość płynu (najczęściej w kg/m3)
S – pole przekroju poprzecznego obiektu (w metrach kwadratowych m2)
C – współczynnik zależny od kształtu ciała (niemianowany)

Stosowalność wzoru Newtona zależy od wartości Liczby Reynoldsa

Producenci samochodów i innych pojazdów starają się, aby współczynnik C miał jak najmniejszą wartość, dzięki czemu zużywają one mniej paliwa.